带电粒子在匀强磁场中的运动].doc

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1、带电粒子在匀强磁场中的运动A组1.如图是科学史上一张著名的实验照片示意图,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室旋转在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子(　　)A.带正电,由下往上运动　　　B.带正电,由上往下运动C.带负电,由上往下运动D.带负电,由下往上运动解析:粒子穿过金属板后,速度变小,由半径公式r=可知,半径变小,粒子运动方向为由下向上;又由于洛伦兹力的方向指向圆心,由左手定则,粒子带正电。选A。答案:A2.如图所示,在第Ⅰ象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一

2、对正、负电子分别以相同速率与x轴成30°角的方向从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动的时间之比为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.1∶2　　　　　　B.2∶1C.1∶D.1∶1解析:由T=可知,正、负电子的运动周期相同,故所用时间之比等于轨迹对应的圆心角之比。作出正、负电子运动轨迹如图所示,由几何知识可得,正电子运动的圆心角等于120°,负电子运动的圆心角等于60°,而电荷在磁场中的运动时间t=T,所以t正∶t负=θ正∶θ负=2∶1,选项B正确。答案:B3.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界。一细束由两种

3、粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点射入,这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子,不计重力。下列说法正确的是(　　)A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越小解析:根据带电粒子在磁场中运动的周期T=可知,两种粒子在磁场中的运动周期相同,若速度不同的粒子在磁场中转过的圆心角相同,轨迹可以不同,但运动时间相同;由半径公式r=可知,入射速度

4、相同的粒子的运动轨迹相同,粒子在磁场中运动的时间t=T,即由轨迹所对的圆心角决定,选项B正确。答案:B4.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子射出磁场的位置到入口处S1的距离为x,下列判断正确的是(　　)A.若离子束是同位素,则x越大,离子进入磁场时速度越小B.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小C.只要x相同,则离子质量一定不相同D.只要x相同,则离子的比荷一定相同解析:在加速电场中

5、,qU=mv2;在磁场中qvB=;由几何关系知x=2R,以上三式联立可得x=,选项D正确。答案:D5.(多选)两个粒子,电荷量相同,在同一匀强磁场中受磁场力而做匀速圆周运动(　　)A.若速率相等,则半径必相等B.若动能相等,则周期必相等C.若质量相等,则周期必相等D.若质量与速度的乘积大小相等,则半径必相等解析:因为粒子在磁场中做圆周运动的半径r=、周期T=,又粒子电荷量相同,又在同一磁场中,所以q、B相等,r与mv有关,T只与m有关,所以选项C、D正确。答案:CD6.(多选)某同学家中电视机画面的幅度偏小,维修的技术人员检查后认为是显像管出

6、了故障,显像管如图甲所示,L为偏转线圈,从右向左看截面图如图乙所示,引起故障的原因可能是(　　)A.加速电场的电压过大,电子速率偏大B.电子枪发射能力减弱,电子数减少C.偏转线圈的电流过大,偏转磁场增强D.偏转线圈匝间短路,线圈匝数减小解析:根据题意,电视机画面幅度偏小是因为电子在磁场中的偏转半径变大,所以可能的原因是电子速率增大,或是磁场减弱,选项A、D正确。答案:AD7.(多选)如图所示,有一混合正离子束先后通过正交的匀强电场、匀强磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r相同,则它们一定具有相同

7、的(　　)A.速度B.质量C.电荷量D.比荷解析:离子束在区域Ⅰ中不偏转,一定是qE=qvB,v=,选项A正确。进入区域Ⅱ后,做匀速圆周运动的半径相同,由r=知,因v、B相同,只能是比荷相同,故选项D正确,选项B、C错误。答案:AD8.电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图所示。磁场方向垂直于圆面,磁场区的圆心为O,半径为r。当不加磁场时,电子束将通过O点打到屏幕的中心M点,为了让电子束射到屏幕边缘的P点,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度,此时磁场的磁感应强度B多大?解

8、析:电子在磁场中沿圆弧ab运动,如图所示,圆心为C点,半径设为R,电子进入磁场时的速度为v,m、e分别表示电子的质量和电荷量,则eU=mv2,eBv=m根据几何关系